玉米大斑病菌转录因子StSte12的活性及其对酵母生长的功能互补分析

【目的】分析玉米大斑病菌StSte12的结构、转录活性及功能。【方法】利用生物信息学方法,对获得的StSte12进行保守结构域和进化树分析,推测该基因的功能;利用β-半乳糖苷酶法检测StSte12的转录活性;将StSTE12转化至酿酒酵母ScSTE12基因缺失突变体ste12Δ中,筛选酿酒酵母ScSTE12的功能互补突变体并对其分析,验证玉米大斑病菌StSTE12的功能。【结果】通过蛋白比对发现StSte12具有转录因子特有的STE homeodomain和ZnF_C2H2锌指结构;同源性分析显示,该基因与其它植物病原真菌的STE12-like基因有较高的同源性;利用β-半乳糖苷酶法检测发现,StSte12具有转录激活活性;酵母互补试验表明,StSTE12可以回复酿酒酵母ste12Δ的功能,能够调控酵母细胞的生长。【结论】玉米大斑病菌StSTE12属于STE12-like基因;转录因子StSte12具有转录活性;对酵母细胞在YPD培养基上的侵入生长有重要的调控作用。     

碳源对StSte12基因调控玉米大斑病菌生长和分生孢子发育的影响

以葡萄糖、蔗糖、乳糖和可溶性淀粉为碳源分别培养玉米大斑病菌野生型和St Ste12基因RNAi阳性转化子,研究碳源对St Ste12基因调控玉米大斑病菌菌丝生长和分生孢子发育的影响,为阐明St Ste12基因的功能和病菌的致病机制奠定基础。结果表明,St Ste12基因对玉米大斑病菌菌丝生长和分生孢子发育均有重要的调控作用,St Ste12基因的表达量下降后,菌丝的生长势变弱,颜色变浅,生长速度显著下降,产孢量显著降低。4种供试碳源中,可溶性淀粉对St Ste12基因调控菌丝生长和发育的影响最大,蔗糖最小;乳糖对St Ste12基因调控分生孢子发育没有显著影响,而其他3种碳源的影响均达到显著水平。     

Ste12基因对玉米大斑病菌渗透胁迫的调控作用

前期研究表明,玉米大斑病菌Ste12基因对分生孢子发育和致病性有重要的调控作用。本试验利用Ste12基因的RNAi沉默突变体StRNAi 9-10和StRNAi 3-6分析该基因对玉米大斑病菌渗透胁迫的调控能力。通过比较野生型菌株和RNAi沉默突变体在0.4mol/L CaCl2、1mol/L KCl、1mol/L NaCl、1mol/L山梨醇等渗透胁迫条件下的菌落形态、生长速度、菌丝形态、产孢量等指标,发现StRNAi9-10对1 mol/L NaCl和1mol/L KCl胁迫的耐受能力显著增强,对1mol/L CaCl2胁迫的耐受能力显著降低,对1mol/L山梨醇的耐受力无显著差异;StRNAi 3-6对4种胁迫条件的耐受能力均显著降低。以上研究结果表明,Ste12基因不仅调控玉米大斑病菌的分生孢子发育和致病力形成,而且参与玉米大斑病菌的渗透胁迫调控。     

玉米大斑病菌Homeobox转录因子家族全基因组鉴定及其表达规律分析

【目的】从全基因组水平上鉴定玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)Homeobox转录因子家族及其分布,阐明该家族的序列及进化特征,分析该家族基因在病菌不同生长发育时期的表达规律。【方法】利用生物信息学手段搜索玉米大斑病菌全基因组数据库,鉴定Homeobox转录因子家族;采用MEGA 5.0软件进行系统进化树分析;利用在线工具GSDS(gene structure display server)(http://gsds1.cbi.pku.edu.cn/index.php)绘制基因结构图;利用Clustal X 1.83软件分析Homeobox保守结构域(HOX保守结构域)的氨基酸序列特征;利用SOPMA(https://npsa-prabi.ibcp.fr/cgi-bin/npsa_automat.plpage=npsa_sopma.html)对Homeobox蛋白的二级结构进行在线预测;利用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)技术分析Homeobox转录因子家族在病菌不同发育时期的表达模式。【结果】在玉米大斑病菌中鉴定了8个Homeobox转录因子家族成员(St HTF1-8),根据基因结构及系统进化特征将其分为4类;亚细胞定位预测分析表明,这8个蛋白全部定位在细胞核中;该家族成员均含有HOX保守结构域,其二级结构具有特征性的"螺旋-转角-螺旋"(helix-turn-helix)结构;利用q RT-PCR技术对该家族成员在菌丝、分生孢子形成、芽管形成、附着胞及侵入丝形成等5个时期的表达规律分析,发现不同基因在病菌不同发育时期具有不同的表达水平,其中St HTF1在菌丝发育、分生孢子及附着胞形成等3个时期的表达水平相对较高,St HTF3、St HTF4在分生孢子形成时期表达水平最高,St HTF6在芽管形成时期的表达水平最高,St HTF2、St HTF5、St HTF7和St HTF8在附着胞形成时期的表达水平均较高。【结论】玉米大斑病菌包括Homeobox转录因子家族包含8个成员,在进化上分为4大类,全部成员均分布在细胞核内,其编码蛋白质均含有保守的HOX结构域及"螺旋-转角-螺旋"空间结构;该基因家族成员在病菌不同发育时期呈现不同的表达规律。     

玉米大斑病菌StSLT2基因结构与表达模式分析

本研究利用生物信息学技术分析玉米大斑病菌StSLT2基因的结构特征,并利用RNA-Seq技术分析了StSLT2基因在不同发育时期的表达模式。研究发现玉米大斑病菌StSLT2基因DNA全长为5 842 bp,cDNA全长为3 105 bp,包含13个外显子和12个内含子,编码1 034个氨基酸;该蛋白包含S_TKc保守结构域,在该区域内包含1个典型的MAPK蛋白激活域(TEY);对该蛋白的系统发育分析表明,玉米大斑病菌与玉米小斑病菌(Bipolaris maydis)和白菜黑斑病菌(Alternaria brassicicola)的SLT2基因之间的进化关系最近;对其表达模式分析发现,该基因在菌丝、分生孢子、芽管、附着胞、侵入钉等5个时期均有不同水平的表达,其中在分生孢子发育时期的表达量最高,在芽管形成时期表达水平最低。以上结果表明,该基因对玉米大斑病菌分生孢子的发育有重要的调控作用。该研究不仅明确了玉米大斑病菌StSLT2的结构及其表达模式,也为揭示其功能奠定了基础。     

玉米大斑病菌Helminthosporium turcicum致病毒素产生的条件及其特性

本试验对玉米大斑菌致病毒素(Ht—毒素)的产毒条件和毒素的一些特性进行了初步研究。结果表明,玉米大斑菌在25℃黑暗条件下用液体静止培养20d所得的毒素作用最强,在固体培养基质中,以粉碎的玉米碎粒最有利于Ht—毒素的产生(每百克玉米粒可获得Ht—粗毒素1.65g),其次是高粱粒和大米粒。Ht—毒素对热稳定,经煮沸和加热浓缩不会降低其生物活性而且活性还有升高的趋势,但是这种毒素对光却极不稳定,尤其是日光照射后,活性丧失很快。在pH3.0—4.5的偏致性条件下,Ht—毒素可保持活性达20d 以上,而以后随pH 值的升高,活性迅速丧失。     

中国2001年玉米大斑病菌生理小种鉴定

利用含不同抗性基因的玉米作为鉴别寄主，对2001年分别采自于河北、辽宁、黑龙江等省的37个玉米大斑病菌菌株进行生理小种鉴定。鉴定结果表明，供试菌株中不仅有0号(原1号)、1号(原2号)小种，还出现了12，23，3N，12N号等其它生理小种。尤其是由于本试验出现了对带Ht抗性基因的玉米均致病的123N号生理小种，这应引起育种工作者的高度注意。     

玉米3种单基因对大斑病菌的抗性比较研究

以２套玉米抗、感大班病菌近等基因系为材料，在武汉地区春季和秋季２种不同环境条件下，研究了Ｈｔ１、Ｈｔ２和ＨｔＮ３种玉米抗病单基因的抗病作用。结果表明，Ｈｔ１和Ｈｔ２基因均能明显地减少病斑面积和病斑产孢量，其中Ｈｔ１基因效应明显地大于Ｈｔ２基因；ＨｔＮ基因能显著地延长病害潜育期，推迟病害的发生和发展。这些抗病基因的抗病作用均不同程度地受到环境条件的影响，其中最明显的是ＨｔＮ基因的作用在秋季大幅度下降     

玉米大斑病菌分生孢子形成的影响因素及GATA转录因子家族的表达分析

【目的】玉米大斑病(northern leaf blight of corn)是由玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)引起的一种威胁玉米生产的重要叶部病害。本研究旨在确定影响玉米大斑病菌分生孢子产量的主要因素;明确GATA家族成员基因在分生孢子形成时期的表达特征,为深入解析调控病菌发育及致病的分子机制打下基础。【方法】以玉米大斑病菌野生型菌株01-23为试材,探索13种不同培养基(乳糖酪蛋白琼脂培养基、马铃薯葡萄糖琼脂培养基、玉米茎秆葡萄糖琼脂培养基、玉米茎秆琼脂培养基、玉米叶片葡萄糖琼脂培养基、玉米叶片琼脂培养基、玉米籽粒葡萄糖琼脂培养基、玉米籽粒琼脂培养基、玉米粉葡萄糖琼脂培养基、玉米粉琼脂培养基、查氏培养基、基本培养基、水琼脂培养基)、5种碳源(乳糖、葡萄糖、蔗糖、果糖、麦芽糖)、以乳糖酪蛋白琼脂培养基为基础培养基,以5 g·L~(-1)的量分别添加不同的氮源(牛肉膏、蛋白胨、NH_4Cl、KNO_3、(NH_4)_2SO_4、NH_4NO_3)、pH(4、5、6、7、8、9)、温度(15、20、25、30、35℃)及光照强度(1 500、3 000、6 000、9 000 lx)等条件对分生孢子产量的影响;进一步利用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)技术,分析病菌菌丝形成时期和分生孢子形成时期GATA家族5个成员基因的表达量。【结果】利用单因素分析法确定了影响玉米大斑病菌分生孢子产量的主要因素,发现产孢量最大的培养条件为玉米叶片葡萄糖琼脂培养基,碳源为乳糖,培养温度为25℃,pH 8,光照条件为光暗交替各12 h,光照强度为6 000 lx。另外,还发现在培养基中添加KNO_3可显著提高分生孢子产量。对GATA家族5个基因的相对表达水平分析表明,与菌丝时期相比,在分生孢子形成时期GATA2的表达量明显上调,其他基因(GATA1、GATA3、GATA4、GATA5)表达量均显著下调。【结论】利用单因素分析法确定了影响玉米大斑病菌分生孢子产量的最佳培养条件;根据GATA家族5个基因相对表达分析结果,推测GATA2可能参与了玉米大斑病菌的分生孢子形成。     

玉米大斑病菌Septin基因家族的鉴定与表达模式分析

【背景】隔膜蛋白Septin广泛存在于除植物以外所有真核生物中,是高度保守的GTP结合蛋白家族,被认为是继微管、微丝和中间纤维之后的第4种细胞骨架蛋白。病原真菌的Septin蛋白参与细胞极性的确定、形态塑造及与致病相关的形态转换。【目的】鉴定玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)Septin基因家族,并进一步分析其在不同发育时期的表达模式,为明确隔膜蛋白Septin与真菌侵染结构发育之间的关系打下基础。【方法】以玉米小斑病菌(Bipolaris maydis)中6个Septin蛋白的氨基酸序列为探针,在玉米大斑病菌数据库在线Blastp比对和关键词搜索,获得大斑病菌的候选Septin,对其基因结构、理化性质以及跨膜区结构等方面进行生物信息学分析。收集人造疏水介质诱导下侵染结构发育不同时期以及侵染感病寄主叶片不同时间的玉米大斑病菌材料,利用实时荧光定量PCR(real-time fluorescence quantitative PCR,RT-qPCR)技术系统分析Septin基因家族在玉米大斑病菌侵染结构形成不同阶段的转录水平。【结果】获得了玉米大斑病菌6个候选Sep...     

玉米大斑病菌聚酮体合成酶基因StPKS功能分析

[目的]利用RNA干扰技术探讨玉米大斑病菌聚酮体合成酶基因StPKS的功能.[方法]将玉米大斑病菌StPKS基因片段连接到pSi lent-1载体中,构建StPKS的RNA干扰载体pSilent-StPKS1-2.利用聚乙二醇(PEG)介导的方法将之转入玉米大斑病菌野生型菌株01-23的原生质体中,通过潮霉素筛选得到转化子,采用半定量RT-PCR方法分析转化子中StPKS的表达情况,显微观察转化子与野生型菌丝形态的差异.[结果]本研究构建了StPKS RNA干扰载体并进行了成功转化,经潮霉素抗性筛选和PCR验证最终获得了9个阳性转化子,其中5个转化子菌落颜色变浅.对转化子进行半定量PCR分析发现,5株转化子的StPKS表达量均有所下降;黑色素产量显著降低;菌丝呈不规则状,发生了膨大、变形、分枝等现象.[结论]StPES在DHN黑色素合成途径中起作用,其表达量下降会减少黑色素的产生.     

玉米大斑病菌蛋白激酶C基因的克隆及表达规律分析

 【目的】克隆蛋白激酶C基因(PKC)及其启动子,验证该基因拷贝数,同时对PKC的表达规律进行研究,了解该基因在信号转导途径中的激活条件,为进一步研究该基因的功能奠定基础。【方法】首先通过简并引物PCR法获得PKC的同源片段,再利用Genome walking技术克隆片段的3′端和5′端侧翼序列,采用RT-PCR法扩增基因全长,并对基因结构和上游调控元件进行生物信息学分析。利用Southern blotting验证基因拷贝数。最后,利用半定量RT-PCR技术研究玉米大斑病菌在不同碳源、氮源培养以及非生物胁迫条件下,PKC的表达量的变化规律。【结果】获得PKC全长序列及其上游部分启动子区,生物信息学分析表明,PKC全长DNA序列为3 837 bp、cDNA序列为3 516 bp。由7个外显子和6个内含子组成,编码产物包含1 171个氨基酸残基。在1 380 bp的上游侧翼序列中包含CAAT-box及TATA-box,并且存在热激转录因子(HSF)结合元件和SP1、AP1等结合元件。PKC在玉米大斑病菌基因组中以单拷贝形式存在。半定量RT-PCR结果表明：在以蔗糖为碳源时PKC表达量高于其它碳源,铵态氮为氮源时PKC的表达明显受到抑制。重金属离子Mn2+、Cu2+、Zn2+显著抑制PKC表达。在高渗胁迫环境中下,山梨醇抑制PKC表达,且抑制程度与浓度成正相关;而高浓度NaCl造成高渗胁迫时,PKC由低浓度NaCl时的低丰度表达状态中被激活,表达量迅速增加。【结论】玉米大斑病菌PKC及其启动子的成功克隆与该基因的表达规律丰富了植物病原真菌的生物信息学资源,为深入了解植物病原真菌信号转导途径奠定了基础。     

热激对玉米大斑病菌Stste12基因沉默突变体发育的影响

为了探明温度升高对玉米大斑病菌Stste12基因沉默突变体生长发育、基因表达水平等方面的影响,对玉米大斑病菌野生型菌株Wt01-23和Stste12基因沉默突变体StRNAi9-10同时进行热激处理,比较2个菌株菌落形态、菌丝形态、菌落生长速度及分生孢子产量方面的差异,并通过半定量PCR技术检测热激处理对Stste12基因表达的影响。结果显示,热激处理提高了突变体StRNAi9-10菌落的生长速度,其菌落形态和生长速度接近Wt01-23菌株,但对Wt01-23菌落的生长速度和形态无显著影响;半定量PCR检测显示,StRNAi9-10在热激处理后Stste12基因表达量增加,且随着温度的升高而增加,而Wt01-23菌株的Stste12基因表达量未发生显著变化。以上结果表明,热激处理恢复了玉米大斑病菌RNAi突变体的生理特征,具有抑制RNAi的作用。     

玉米大斑病菌St3HNR基因真核表达载体构建及表达分析

本研究在克隆获得玉米大斑病菌1,3,8-三羟基萘还原酶基因(St3HNR)的基础上,拟对该基因编码产物进行异源表达分析,明确基因功能.试验利用毕赤酵母真核表达系统,构建了玉米大斑病菌St3HNR基因的真核表达载体pPIC9K-St3HNR,采用电击转化法将重组质粒转入表达宿主菌GS115中得到了重组酵母菌株,经甲醇诱导...     

玉米大斑病菌有性态研究进展

玉米大斑病是一种严重的叶枯型病害,主要为害玉米叶片、叶鞘和苞叶。该病的病原分为无性态和有性态,有性态学名为Setosphaeria turcica,称玉米大斑刚毛座腔菌,属于异宗配合子囊菌。在自然界中尚未发现有性态的存在,但在实验室中可以诱导有性态的发生。在有性繁殖过程中,会发生遗传物质的重组,产生的杂交后代会出现新的致病小种或者扩大寄主范围。回顾了玉米大斑病菌有性态研究的历史,介绍了交配型鉴定的传统方法,并且得到了用分子生物学方法进行研究的最新结果。